王留振

【摘要】煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)高效率投運(yùn)首要條件就是要求整個(gè)加熱燃燒過(guò)程平滑穩(wěn)定，這就要求加熱器的PID調(diào)節(jié)參數(shù)合理。其次要保證硫磺噴射量的精確性，這就要求硫磺調(diào)節(jié)閥、定位器都有很好的調(diào)節(jié)線性；再次要保證催化劑的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到95%以上，這就要求定期對(duì)催化劑進(jìn)行轉(zhuǎn)化效率測(cè)試；最后要求硫磺供應(yīng)設(shè)備和管道都有品質(zhì)合格的伴熱，這就要求伴熱蒸汽溫度、壓力控制在合理的范圍。本文從這四個(gè)方面展開(kāi)分析，提出合理的技術(shù)方案，同時(shí)對(duì)煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)高效投運(yùn)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】平滑；線性調(diào)節(jié)；催化劑；轉(zhuǎn)化效率；伴熱蒸汽

煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的作用是：燃燒硫磺產(chǎn)生SO2，通過(guò)催化劑將SO2轉(zhuǎn)化成SO3，然后將SO3噴射到鍋爐煙道內(nèi)，SO3遇水蒸汽變成硫酸，硫酸附著在灰塵表面增加灰塵的導(dǎo)電度，提高靜電除塵的除塵效率。煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)主要包括：硫磺存儲(chǔ)及輸送設(shè)備、硫磺噴射量調(diào)節(jié)設(shè)備、加熱及燃燒裝置催化反應(yīng)裝置、SO3噴射設(shè)備。其中要保證煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)高效投運(yùn)，有兩大關(guān)鍵因素：第一要求整個(gè)加熱燃燒過(guò)程平滑穩(wěn)定；第二要保證催化劑的轉(zhuǎn)化效率達(dá)到95%以上。

1、保證加熱燃燒過(guò)程平滑穩(wěn)定的技術(shù)措施

在硫磺進(jìn)入燃燒室之前，需要對(duì)燃燒室內(nèi)的空氣進(jìn)行加熱，這叫加熱過(guò)程；當(dāng)燃燒室內(nèi)空氣加熱到315℃以上時(shí)硫磺達(dá)到燃點(diǎn)，硫磺開(kāi)始噴射入燃燒室，燃燒過(guò)程開(kāi)始。在燃燒室加熱過(guò)程及硫磺燃燒過(guò)程中都需要對(duì)加熱器的PID參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)置，否則加熱器輸出功率和燃燒室出口溫度就會(huì)出現(xiàn)振蕩現(xiàn)象，影響系統(tǒng)投運(yùn)，降低加熱器的使用壽命。

PID參數(shù)中積分時(shí)間Ti的作用是消除給定值與測(cè)量值之間的固有偏差，積分時(shí)間的選取要根據(jù)被調(diào)參數(shù)的周期變化時(shí)間來(lái)計(jì)算。煙氣調(diào)質(zhì)加熱器的PID參數(shù)在廠家調(diào)試時(shí)設(shè)置的參數(shù)是：積分時(shí)間Ti=100，比例系數(shù)kp=0.1，微分系數(shù)D=0.加熱器周期變化圖1。綠色線為加熱器出口溫度周期變化圖，紅色線為加熱器輸出0-100%周期變化圖。如圖，溫度周期變化時(shí)間T=30min，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式積分時(shí)間Ti=T/t=30/6=5min=300S（經(jīng)驗(yàn)公式要求t的取數(shù)范圍是4-7之間）。根據(jù)本臺(tái)煙氣調(diào)質(zhì)溫度的變化趨勢(shì)Ti應(yīng)該設(shè)置為300。

比例系數(shù)Kp的作用是被調(diào)量偏離設(shè)定值時(shí)系統(tǒng)快速動(dòng)作消除擾動(dòng)，結(jié)合周期圖分析比例系數(shù)Kp的設(shè)置。在加熱器投入從0-100%作用時(shí)，加熱器出口溫度K的變化幅度是60℃，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式Kp=100%/K*a=100%/60*2=3.2（根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式a的取數(shù)范圍是2-3）根據(jù)本臺(tái)煙氣調(diào)質(zhì)溫度的變化趨勢(shì)Kp應(yīng)該設(shè)置為3.2積分系數(shù)D的作用是在被調(diào)量出現(xiàn)擾動(dòng)時(shí)超前動(dòng)作，防止被調(diào)量擾動(dòng)過(guò)大，由于煙氣調(diào)質(zhì)加熱器調(diào)節(jié)過(guò)程簡(jiǎn)單，因此在本項(xiàng)目中沒(méi)有對(duì)積分系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置。D仍然設(shè)置為0.使用上面所述的經(jīng)驗(yàn)法對(duì)#6爐煙氣調(diào)質(zhì)加熱器優(yōu)化后，調(diào)節(jié)過(guò)程平滑，調(diào)節(jié)精度高，使用效果良好。目前按照此算法公式已經(jīng)完成全廠8臺(tái)爐煙氣調(diào)質(zhì)加熱器的PID優(yōu)化。

使用上面所述的經(jīng)驗(yàn)法，對(duì)爐煙氣調(diào)質(zhì)加熱器PID參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化后，加熱器工作過(guò)程平滑變化，有利于保護(hù)加熱器，提高設(shè)備的使用壽命。煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)在各種工況下，出口溫度的調(diào)節(jié)都非常穩(wěn)定，調(diào)節(jié)精度較高。

2、保證催化劑的轉(zhuǎn)化效率的技術(shù)措施

煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)需要使用五氧化二釩為催化劑，將硫磺燃燒的二氧化硫氣體轉(zhuǎn)化為三氧化硫氣體，催化劑的轉(zhuǎn)化效率是衡量煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)的重要指標(biāo)，因此需要定期測(cè)算，當(dāng)催化劑不達(dá)標(biāo)時(shí)要及時(shí)更換。

測(cè)量方法有兩種：第一種是化學(xué)試劑法對(duì)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化效率進(jìn)行測(cè)量計(jì)算?；瘜W(xué)試劑法步驟是：往蒸餾水中通氣分離SO3；用過(guò)氧化氫溶液捕集SO2，使用氫氧化鈉滴定法測(cè)定這兩種成分。然后使用滴定公式算出SO3和SO2的體積，煙氣調(diào)質(zhì)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化率（%）=V（SO3）/V（SO3）+V（SO2）。這種測(cè)量和計(jì)算方法缺點(diǎn)是：（1）轉(zhuǎn)換器出口氣體的收集需要使用恒溫裝置，且溫度大于315℃，否則酸氣體就會(huì)冷凝，對(duì)取樣設(shè)備和取樣人員的技術(shù)要求高。（2）需要使用專(zhuān)用的化學(xué)試劑，并且要有專(zhuān)業(yè)的實(shí)驗(yàn)室條件，一般工廠很難實(shí)現(xiàn)。（3）整個(gè)測(cè)量和計(jì)算過(guò)程都要求非常精密，專(zhuān)業(yè)性極高，工廠無(wú)法作為定期工作來(lái)開(kāi)展。第二種是使用空氣分析儀進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。使用一個(gè)簡(jiǎn)易的氣體稀釋儀和一臺(tái)便攜式煙氣分析儀表就能完成轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化效率的測(cè)量和計(jì)算。優(yōu)點(diǎn)主要是：（1）測(cè)量過(guò)程使用設(shè)備少，操作簡(jiǎn)單。（2）測(cè)量計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單，一般工人就能勝任。（3）測(cè)量準(zhǔn)確度高，測(cè)量用時(shí)短。（4）可以作為定期工作，按計(jì)劃定期進(jìn)行測(cè)算。本文使用第二種方法進(jìn)行測(cè)量計(jì)算。煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)燃燒硫磺產(chǎn)生大量SO2氣體，SO2氣體經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化成SO3氣體。按照分子轉(zhuǎn)化公式，一個(gè)SO2分子可以轉(zhuǎn)化成一個(gè)SO3分子。想要測(cè)算轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率，有兩種計(jì)算方法：第一種，使用煙氣分析儀測(cè)量SO2氣體在進(jìn)入轉(zhuǎn)化器前和轉(zhuǎn)化器后的濃度；煙氣調(diào)質(zhì)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化率（%）=（ρ前SO2-ρ后SO2）/ρ前SO2*100。第二種，使用煙氣分析儀測(cè)量SO3氣體在進(jìn)入轉(zhuǎn)化器前和轉(zhuǎn)化器后的濃度，測(cè)量SO2氣體在轉(zhuǎn)化器后的濃度；煙氣調(diào)質(zhì)轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)化率（%）=（ρ后SO3-ρ前SO3）/ρ前SO2*100。SO3氣體屬于酸性氣體，遇水蒸氣就生成硫磺，有很強(qiáng)的腐蝕性。一般的煙氣分析儀都可以測(cè)量SO2氣體的濃度，但無(wú)法測(cè)量SO3氣體。因此本方案選用第一種計(jì)算公式對(duì)轉(zhuǎn)化率進(jìn)行測(cè)算。

3、煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)高效投運(yùn)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)投運(yùn)的目的是增加鍋爐尾部煙道煙塵的比電阻，提高電除塵的除塵效率，降低排煙粉塵濃度。根據(jù)鍋爐負(fù)荷以及降低比電阻所需的三氧化硫數(shù)量，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整三氧化硫的生產(chǎn)速度。三氧化硫的需求量取決于很多因素，包括灰的成分和鍋爐負(fù)荷等。最佳的三氧化硫噴射率由鍋爐負(fù)荷、濁度和煙氣溫度輸入信號(hào)決定。系統(tǒng)中包含了一套節(jié)能控制方案，控制系統(tǒng)利用調(diào)節(jié)空氣預(yù)熱器的功率和空氣流量來(lái)保持轉(zhuǎn)化器的入口空氣溫度。控制順序?yàn)椋喝趸虍a(chǎn)量低時(shí)空氣流量低，熱量由空氣預(yù)熱器提供；當(dāng)三氧化硫的產(chǎn)量增加，預(yù)熱器輸出功率下降，同時(shí)空氣流量增加。從轉(zhuǎn)化器中出來(lái)的三氧化硫和空氣的混合體通過(guò)分配支管和噴搶噴射到煙氣中。每個(gè)噴搶配備適當(dāng)尺寸和間隔的噴嘴，從而向煙氣流中高速?lài)娚浠旌衔铮员ＷC進(jìn)入電除塵之間與煙氣實(shí)現(xiàn)最佳的混合效果。

4、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益分析

5、總結(jié)

本文從煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)高效投運(yùn)的2個(gè)關(guān)鍵技術(shù)措施展開(kāi)分析，針對(duì)技術(shù)難題逐一提出解決方案，對(duì)煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)高效投運(yùn)進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，托電公司#6爐煙氣調(diào)質(zhì)系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)高效投運(yùn)，收到了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

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